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直播回首 | 「图文实录」电子封装关键质料

本文摘要:广义的电子封装是将半导体和电子元器件所具有的电子的物理功效转酿成适用于设备或系统的形式。它分为三个级别,主要有芯片级封装、板级封装、系统级封装,详细涉及到了方方面面的质料,金属、非金属、高分子质料。从基础原质料,到PCB电路板,另有导电毗连牢固散热等一些封装功效质料,组成电子元器件,形成了最终的终端应用产物。

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广义的电子封装是将半导体和电子元器件所具有的电子的物理功效转酿成适用于设备或系统的形式。它分为三个级别,主要有芯片级封装、板级封装、系统级封装,详细涉及到了方方面面的质料,金属、非金属、高分子质料。从基础原质料,到PCB电路板,另有导电毗连牢固散热等一些封装功效质料,组成电子元器件,形成了最终的终端应用产物。

【主题】封装及系统集成主题陈诉(七)电子封装关键质料【时间】5月28日(周四)15:00-16:00【嘉宾】张德忠 北京中科纳通电子技术有限公司品质总监▌以下为整理的分享内容(略有删减)。大家好,很是谢谢第三代半导体工业技术创新战略同盟提供这样一个平台和大家相同交流的时机。

我是中科纳通公司张德忠,今天和大家分享先容电子封装质料导电固晶胶和高导热绝缘胶这两款质料的特性以及应用和相关的一些知识。这次先容主要围绕4个方面,首先是芯片贴装方法,然后是先容导电固晶胶以及高导热绝缘胶,最后简朴的先容一下我们纳通公司以及公司的产物、结构。讲到芯片的贴装,我们先从电子的封装开始说起。电子封装是一个整体的观点,包罗了从集成电路裸片到电子整机装联的全部技术工序以及质料,分为广义和狭义。

广义的电子封装是将半导体和电子元器件所具有的电子的物理功效转酿成适用于设备或系统的形式。它分为三个级别,主要有芯片级封装、板级封装、系统级封装,详细涉及到了方方面面的质料,金属、非金属、高分子质料。

从基础原质料,到PCB电路板,另有导电毗连牢固散热等一些封装功效质料,组成电子元器件,形成了最终的终端应用产物。狭义的封装通常指的芯片级封装,也就是我们通常所说的IC的封装。那么我们来看示意图集成电路的装配,首先从晶圆上划出裸片,然后紧叠在安装基底,再将多根金属导线(一般我们是接纳金的导线),把裸片上的触点和外部引脚焊接,浸入树脂,塑料管壳密封,形成一个芯片的整体。

那么IC的封装的流程其实大要分为图示的几个步骤,从磨片到划片到贴装、键合、塑封、电镀、切筋、打印、测试、包装、磨练、出货等等。那么我们下面来着重讲一下芯片贴装的方法。讲到芯片的贴装,我们来看中间这幅示意图。

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凭据差别的贴装质料,分为4种,主要有共晶贴装、焊接贴装、玻璃胶贴装、导电胶贴装等。它主要就是通过贴装质料,将芯片装配到底座或者框架上,实现芯片与底座的毗连。对贴装的详细要求主要包罗机械强度、贴装质料化学性能稳定性、导电/导热特性、热匹配性,以及工艺操作性等。

第一种共晶贴装/共熔合金。从左边二元相图可以看到,金-硅比例是7:3的情况下,金-硅的熔融温度约莫是370℃,芯片反面沉积金层联接在镀金焊盘上,在370℃的掩护气体中烧结,形成低共熔合金。金-硅共晶焊优点主要就是机械强度高、热阻小,不宜发生焊接疲劳,稳定性好、可靠性高等等。缺点主要就是芯片和框架的热膨胀系数失配,热应力导致易开裂,人工操作生产效率低等。

第二种焊接贴装的方法。主要就是接纳焊料高温下的合金反映将芯片与底座粘合在一起,主要分为有硬质焊料和软质焊料。

它的优点和缺点同样比力显着,优点是它的氮气气氛,热传导性好,适合高功率器件的封装。缺点主要就是硬质焊料热匹配性差,软质焊料需要在芯片上反面镀上多重金属膜,以利于焊料的浸润。关于焊接贴装的方法,上个月同盟邀请了有研新质料的贺总做了一个很是精彩详细地陈诉,大家感兴趣可以在同盟的网站上回看相关的视频解说。

第三种就是玻璃胶的贴装,主要就是接纳热固性玻璃胶将芯片粘接在框架上,先接纳网印、点胶等技术将玻璃胶涂布在基板的芯片座上,将IC芯片放置在玻璃胶上后,再将封装基板加热至玻璃熔融温度即可完成芯片的粘贴。主要用于陶瓷封装,特殊的铜合金引脚,并不是一种常见的贴装方式。

最后一种贴装方式——导电胶贴装。接纳导电胶或者绝缘胶,将芯片牢固在基板或者框架上,形成牢靠的电气毗连。从上面示意图可以看到,先分为点胶,然后贴片、下压,导电胶有一个回弹,最后有一个固化毗连的作用。下面我们举了 LED芯片的两个例子,一个是单电极芯片,一个是双电极芯片。

单电极芯片一般是用导电胶,双电极芯片一般用绝缘胶固晶。这几幅示意图是点胶的示意图。我们可以看到,在自动点胶机上首先完成点胶作业,下面几幅图完成了芯片的贴装,固化。

下面我们来简朴的先容一下导电胶。导电胶有三种基础配方物料组成,主要是有银粉、树脂和一些其他的助剂。

银粉主要是起到一个导电导热的作用。从下面这两幅SEM的图片中,我们可以看到凭据银粉的形貌,划分为片粉和球粉。

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树脂起到一个毗连牢固,好比说环氧树脂,改性硅氧烷。现在导电胶基本上是这两大类的树脂。其他的一些助剂,包罗一些固化剂、偶联剂、触变剂,活性稀释剂等。

导电胶主要就是由这三大类的原质料,银粉、树脂、粘结剂,然后一些助剂混淆形成的复合导电质料,加热固化后具有一定的强度和导电性。依据差别的产物和差别的封装工艺需求,选用差别配比的基础原质料,或者差别形状的银粉粉,我们会设计具有差别的流动性,粘着力,导电性等等的导电银胶,适用于各种应用场景和差别工艺需求。

一款好的导电胶,要求它在固化后胶体是无微孔,无裂痕,而且具有高导电导热的性能,还必须有一些打击抗、抗震动,以及耐高温的特性。最重要它是对种种基底,好比说硅片、铜、铝、玻璃外貌等种种基材都要有一个优越的粘接力。在上一张幻灯片我们提到过,导电胶一般是由树脂、银粉、固化剂三大基础原质料组成,那么粘接力其实是通过树脂来体现,加入差别的固化剂或者是一些偶联剂来对它的粘结性能举行改善。对于热膨胀系数,主要就是通过差别固。


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